韩鸿仓

分类号G633.7

摘要：测量小灯泡的额定功率是初中电学学习必须掌握的技能。对教材中“伏安法”测量小灯泡额定功率这一实验的考察，一直是中考的热点话题。此外，对“伏安法”测功率实验的拓展变型，更是考察学生实验设计能力、灵活运用知识能力的重要方式。本文从“伏安法”测量小灯泡额定功率这一实验方法讲起，总结出测量额定功率的关键点。进而总结了在小灯泡额定电压已知和额定电流已知两种条件下测量小灯泡额定功率的特殊方法，对不同方法的电路原理进行了剖析。最后围绕着小灯泡额定功率测量这一热门考点，提出了几点思考。

关键词：额定功率测量 欧姆定律 方法总结

在初中电学学习中，小灯泡额定功率测量问题是最常见的一类题型。这一板块涉及物理课程标准要求的诸多电学知识点，例如欧姆定律、串并联电路规律、电压表电流表的使用[1]。由于其考察的知识点多，综合性强，经常作为实验大题在中考中出现。下面就测量小灯泡额定功率的方法进行分类总结，并对其中的电路原理进行剖析与拓展。

一、测量小灯泡额定功率的常规方法—“伏安法”

1、电路图

2、步骤

第一步：闭合开关S，移动滑动变阻器滑片P，使得小灯泡达到额定状态。

第二步：记下此时电压表读数U0和电流表读数I0，断开开关S。

3、额定功率表达式P=U0I0

4、所谓“伏安法”，即通过滑动变阻器调节电路的阻值，使得小灯泡达到额定状态。进而得到小灯泡的额定电压和额定电流。基于P=UI这一实验原理，得到小灯泡的额定功率。但有时候，我们由于测量元器件的制约或其他原因，很难直接测量出小灯泡的额定电压和额定电流。这时候，就需要采取一些间接的方式测出额定电压或额定电流来。下文便是对测量小灯泡额定功率特殊方法的归纳总结。

二、测量小灯泡额定功率（小灯泡额定电压U0已知）的特殊方法

1、伏阻法（定值电阻）

（1）电路图

（2）步骤

第一步：S1断开，闭合S2，移动滑动变阻器滑片P，使电压表的示数为U0。

第二步：保持滑片P不动，断开S2，再闭合S1，记下此時电压表的示数U，断开S1。

（3）额定功率表达式

（4）思路分析：小灯泡和定值电阻串联。S1断开，S2闭合时电压表测量的是小灯泡两端的电压。S2断开，S1闭合时电压表测量的是小灯泡和定值电阻串联后两端的总电压。利用串联电路电流规律，通过小灯泡的电流即为通过定值电阻的电流，为，即小灯泡额定功率为。

2、伏阻法（电阻箱）

（1）电路图

（2）步骤

第一步：S2断开，闭合S1，移动滑动变阻器滑片P，使电压表的示数为U0。

第二步：保持滑片P不动，断开S1，再闭合S2，调节电阻箱使电压表的示数仍为U0，记下此时电阻箱阻值R，断开S2。

（3）额定功率表达式

（4）思路分析：S2断开，S1闭合时小灯泡和滑动变阻器串联，电压表测量的是小灯泡两端的电压。S1断开，S2闭合时电阻箱和滑动变阻器串联，电压表测量的是电阻箱两端的电压。利用等效电阻的性质和串联电路分压规律，电压表先后两次测得的电压相同时，说明小灯泡的阻值等于电阻箱阻值R，即小灯泡额定功率为。

3、安阻法（定值电阻）

（1）电路图

（2）步骤

第一步：S2断开，闭合S1，移动滑动变阻器滑片P，使电流表的示数为U0/R。

第二步：保持滑片P不动，断开S1，再闭合S2，记下此时电流表的示数I，断开S2。

（3）额定功率表达式

（4）思路分析：小灯泡和定值电阻并联，二者两端的电压相等。S2断开，S1闭合时电流表测量的是通过定值电阻的电流。S2断开，S1闭合时电流表测量的是小灯泡和定值电阻并联后的干路总电流。利用并联电路分流规律，通过小灯泡的电流即为干路的总电流减去定值电阻所在支路的电流，为，即小灯泡额定功率为。

三、测量小灯泡额定功率（小灯泡额定电流I0已知）的特殊方法

1、伏阻法（定值电阻）

（1）电路图

（2）步骤

第一步：S1断开，闭合S2，移动滑动变阻器滑片P，使电压表的示数为I0R。

第二步：保持滑片P不动，断开S2，再闭合S1，记下此时电压表的示数U，断开S1。

（3）额定功率表达式

（4）思路分析：小灯泡和定值电阻串联，通过两者的电流相等。S1断开，S2闭合时电压表测量的是定值电阻两端的电压。S2断开，S1闭合时电压表测量的是小灯泡和定值电阻串联后两端的总电压。利用串联电路分压规律，小灯泡两端的电压即为小灯泡和定值电阻串联的总电压减去定值电阻两端的电压，为，即小灯泡额定功率为。

安阻法（定值电阻）

（1）电路图

（2）步骤

第一步：S2断开，闭合S1，移动滑动变阻器滑片P，使电流表的示数为I0。

第二步：保持滑片P不动，断开S1，再闭合S2，记下此时电流表的示数I，断开S2。

（3）额定功率表达式

（4）思路分析：灯泡和定值电阻并联。S2断开，S1闭合时电流表测量的是通过小灯泡的电流。S2断开，S1闭合时电流表测量的是小灯泡和定值电阻并联后的干路总电流。利用并联电路分流规律，通过定值电阻的电流即为干路的总电流减去小灯泡所在支路的电流，为。再利用并联电路电压规律，小灯泡两端的电压等于定值电阻两端的电压，为，即小灯泡额定功率为。

3、安阻法（电阻箱）

（1）电路图

（2）步骤

第一步：S2断开，闭合S1，移动滑动变阻器滑片P，使电流表的示数为I0。

第二步：保持滑片P不动，断开S1，再闭合S2，调节电阻箱使电流表的示数仍为I0，记下此时电阻箱的阻值R，断开S2。

（3）额定功率表达式

（4）思路分析：S2断开，S1闭合时小灯泡和滑动变阻器串联，电流表测量的是通过小灯泡的电流。S1断开，S2闭合时电阻箱和滑动变阻器串联，电流表测量的是通过电阻箱的电流。利用等效电阻和电源电压不变的性质，电流表先后两次测得的电流相同时，说明小灯泡的阻值等于电阻箱阻值R，即小灯泡额定功率为。

四、测量小灯泡额定功率的几点思考

1、电路接通后，小灯泡可能处在非额定状态下，所以必须调节小灯泡两端的电压和通过其的电流，使其达到额定状态。因此，在小灯泡功率测量实验中，具有阻值调节功能的滑动变阻器（或电阻箱）是不可或缺的元器件。同时，滑动变阻器一般会连接在干路上，起到直接调节电路总阻值的作用。这一知识点可以应用在实物电路连接题型中。

2、无论采取何种实验方法，实验原理始终为P=UI。不过小灯泡的额定电压U与额定电流I有时候很难直接测定，需要通过其他方式间接测量出来。

3、测量小灯泡额定功率的关键实验步骤有两点。一是小灯泡额定状态的达到，调节电路阻值使小灯泡两端的电压为额定电压（小灯泡额定电压已知），或者使通过小灯泡的电流为额定电流（小灯泡额定电流已知）。二是小灯泡额定参数的测定。若不能利用电流表直接测出额定电流或者不能利用电压表直接测出额定电压，便需要运用串并联电路的电流电压规律，或者开关的断开、闭合引起电路结构的改变，间接求出额定电流或额定电压，进行等效电路的设计。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准（2011版）[M].北京：北京师范大学出版社，2012.

（陕西省扶风县黄堆初级中学 陕西宝鸡 722200）